Скорость выбросов вещества из удалённого квазара приближается к световой, исходящих от черной дыры

Новости МирТесен

Недавно ученые зарегистрировали один из наиболее интенсивных вспышек материи, выбрасываемой с огромной скоростью из сверхмассивного черного тела в отдаленных областях космоса. Анализ был проведен на основе информации, полученной от рентгеновских телескопов XMM-Newton и NuSTAR, и посвящен квазару WISSH13, расположенному на расстоянии, соответствующем красному смещению 3,294 – периоду примерно через два миллиарда лет после начала Большого взрыва.

Квазар WISSH13 содержит сверхмассивную черную дыру с массой приблизительно в 2 миллиарда раз превышающую массу Солнца. Этот объект активно аккрецирует вещество на чрезвычайно высокой скорости, излучая свет примерно в три раза интенсивнее, чем предсказывалось бы для объекта подобной массы. Такие системы характерны для эпохи «космического рассвета», промежутка времени между 1,6 и 3,5 миллиардами лет после Большого взрыва, когда процессы формирования галактик и черных дыр достигали своего максимума.

Ультраскоростные выбросы вещества – это мощные потоки энергии, исходящие из аккреционного диска вокруг черной дыры. Считается, что они играют важную роль в регуляции роста черных дыр и оказывают влияние на развитие галактик. Эти явления способны нагревать окружающие газы, замедлять образование новых звезд и со временем даже прекращать рост галактики.

Признаками этих выбросов служат линии поглощения в рентгеновских спектрах – это результат воздействия высокоионизированного железа. Из-за эффекта Доплера эти линии смещаются к более высоким энергетическим уровням, поскольку вещество приближается к наблюдателю со скоростью, сравнимой с быстротой света. По величине этого смещения ученые могут выявлять наличие и скорость этих выбросов.

В ходе реализации проекта WISSHFUL, целью которого является исследование чрезвычайно ярких квазаров без влияния гравитационного линзирования, группа ученых разных стран провела длительные WISSH13. Новые данные за 2024 год были сопоставлены с архивными сведениями, полученными в 2017 году, что обеспечило возможность создания детального рентгеновского спектра и выявления двух выраженных линий поглощения.

Проведенное исследование продемонстрировало, что указанные линии соответствуют двум различным элементам одного ультраскоростного выброса. Один из потоков перемещается со скоростью, составляющей примерно 10% от скорости света, в то время как второй достигает около 30%. Более медленный компонент был зафиксирован и при наблюдениях 2017 года, и в последних данных, что свидетельствует о его постоянстве. Быстрый же элемент обнаружен исключительно на новых изображениях, указывая на его эпизодичность и вероятную кратковременность.

Ученые объясняют такую структуру как многослойный поток вещества, где более быстрый «стержень» формируется в глубинных слоях аккреционного диска, а медленная «оболочка» появляется дальше от центрального объекта. В совокупности эти элементы выбрасывают огромное количество материи – примерно 21 и 24 солнечных массы ежегодно соответственно, что делает этот выброс одним из самых интенсивных, зафиксированных на текущий момент.

Заслуживает внимания тот факт, что даже при колоссальной энергии подобные всплески следуют тем же закономерностям масштаба, которые фиксируются у объектов, расположенных ближе к нам. Это свидетельствует о постоянстве принципов обратной связи чёрных дыр на протяжении всей эволюции космоса. В перспективе, согласно мнению исследователей, новые инструменты для рентгеновской астрономии, включая инициативу NewAthena, дадут возможность выявлять аналогичные события в более удалённых квазарах и детализировать физику происходящих там взаимодействий.

Регистрация WISSH13 стала самым отдаленным зафиксированным ультраскоростным выбросом из ядра активной галактики без использования эффекта гравитационного увеличения, что делает данный результат особенно ценным для изучения ранней стадии развития Вселенной и формирования сверхмассивных чёрных дыр.

В конечном итоге исследование показывает, что даже на колоссальных расстояниях в космическом пространстве активные ядра галактик поддерживают сложную организацию потоков материи, а процессы, происходящие вокруг массивных объектов, остаются поразительно единообразными.